太陽系的遙遠區域究竟上演著怎樣的活動？是否存在神祕莫測的第九行星？在天文研究領域，第九行星可謂是最大的謎團之一。很多天文學家相信“老九”就潛伏在太陽系外側的冰冷區域，但時至今日，他們也沒有發現它的蹤跡。慶幸的是，隨著研究的深入，越來越多的證據證明第九行星的存在。

第九行星藝術概念圖，遠處是太陽和海王星軌道

在太陽系的寒冷偏遠角落，一些天體的軌道可能與已知的八大行星沒有半毛錢關係，但給人這樣的感覺：太陽系外側存在一顆尚未被發現的天體，質量是地球的數倍。它的引力影響某些柯伊伯帶天體的軌道，促使越來越多的天文學家將目光投向太陽的極遠地帶。他們的目標是找到神祕莫測，但尚未被證實的第九行星。

從古至今，人類便試圖揭示太陽系的祕密。雖然對太陽系內側天體的類型有著深入認知，但我們對太陽系外側的瞭解不夠全面。對於天文學家來說，觀測太陽系外側的細節仍是一個不小挑戰。不過，他們從未放棄過這種努力。隨著時間的推移，他們對遙遠柯伊伯帶天體的觀測不斷深入，進而獲得更多證據證明第九行星的存在。

太陽系是否存在第九行星？多年來科學家一直爭論不久

“老九”的背景故事

第九行星的故事要從2016年初講起，當時天文學家麥克·布朗和康斯坦丁•巴蒂吉恩發表了論文《太陽系存在一顆遙遠巨型行星的證據》。在此之前，科學家就曾討論未被發現的太陽系行星，例如“尼比魯”或者“行星X”。

在2016年的論文中，巴蒂吉恩和布朗指出一些柯伊伯帶天體的軌道只能用“存在另一顆行星”加以解釋，也就是第九行星。雖然絕大多數柯伊伯帶天體的軌道受到海王星的影響，但也有相當多的極遠柯伊伯帶天體並非這種情況。它們的軌道與一個遙遠的點對齊。兩位天文學家指出：“我們發現，一顆質量是地球10倍的遙遠反常行星能夠塑造出我們觀測到的軌道對齊現象。這顆行星的軌道幾乎與遙遠柯伊伯帶天體處於同一平面。”

• 布朗和巴蒂吉恩2016年繪製的圖像，展示了6顆海王星外天體。它們的軌道朝著同一個方向。在三維圖像中，它們的軌道與太陽系面的傾角幾乎相同。布朗和巴蒂吉恩認為一顆質量10倍於地球的行星塑造了這些遙遠天體的怪異軌道

布朗和巴蒂吉恩的論文立基於2003年發現的矮行星“塞德娜”。“塞德娜”的遠日點超過900個天文單位。當時，這顆矮行星是太陽系內已知最寒冷最遙遠的天體。最初，科學家用海王星的引力影響解釋“塞德娜”的高橢圓軌道。但問題是，“塞德娜”與海王星的距離並不是很近。

“塞德娜”的發現只是一個開始。它是所謂的極端海王星外天體家族成員。隨著時間的推移，科學家發現更多極端海王星外天體，其中包括2012年發現的“拜登”（2012VP 113）、2015年發現的“小妖精”（2015 TG 387）和2018年發現的“遠方”（2018 VG18）。這些天體與太陽的距離一個比一個遠。最近，天文學家又發現了更遙遠的天體，被稱之為“更遠方”。雖然對這個天體知之甚少，但它是已知最遠的太陽系天體。

矮行星“塞德娜”藝術概念圖

如何發現證據？

在卡內基科學研究所的天文學家斯科特·謝潑德的帶領下，一支研究小組發現了多顆指向第九行星的遙遠天體。這支團隊一直在搜尋“老九”的蹤跡，雖然尚未發現這顆假想行星，但相關證據不斷增多。

這些遙遠天體非常暗淡，難以探測。科學家主要藉助計算機發現它們的存在。搜尋過程中，強大的望遠鏡聚焦夜空的特定區域，每隔幾分鐘進行一次曝光。這種觀測能夠獲取大量數據，科學家從數據中搜尋遙遠天體的蹤跡。他們利用算法讓計算機搜尋疑似天體，發現之後進行標記。隨後，科學家核對計算機的發現，以確定真實性。在此之後，他們繼續對疑似天體進行觀測，以證實他們的發現。

• “塞德娜”與太陽系外側天體的軌道（頂視圖和側視圖），紫色為冥王星軌道，藍色為海王星軌道

發現哪些新證據？

現在，兩篇新論文為我們提供了更多證據，證明第九行星的存在。第一篇是布朗和巴蒂吉恩的《太陽系遙遠區域的軌道聚集》。這兩位天文學家率先提出存在第九行星。第二篇同樣出自布朗和巴蒂吉恩之手，名為“第九行星假說”；密歇根州大學的弗萊德·亞當斯和朱麗葉·貝克也參與了論文的撰寫。在《太陽系遙遠區域的軌道聚集》中，作者們提出了這樣一種觀點：要麼存在第九行星，塑造太陽系遙遠天體的軌道，要麼就是觀測結果存在偏差。他們對觀測偏差可能造成的影響進行了分析，而後對影響進行嚴格量化。

• 遙遠柯伊伯帶天體與第九行星的軌道。紫色軌道聚集在一起，受到第九行星的引力影響，綠色軌道則比較分散

如前所述，暗示存在第九行星的遙遠天體擁有共同的軌道特徵。這種“特徵共享”由第九行星導致。具體地說，它們的縱向近日點聚集在一起，軌道極點位置也是如此。論文作者指出如果這種聚集是隨機的，可能性只有0.2%。正如他們在論文中所說，“現在，我們很難忽視這種聚集的統計學意義”。

《第九行星假說》的作者指出，瞭解太陽系的架構是人類最古老的追求之一，也是自然科學研究領域的最大挑戰之一。論文中，作者再次提出這樣的觀點：儘管遙遠柯伊伯帶天體的很多軌道行為很容易用八大行星來解釋和預測，但有些行為卻無法如此解釋。從超過250個天文單位的軌道半長軸聚集到選定的柯伊伯帶天體近日點與海王星分離，再到高度傾斜/逆行長期軌道的動力起源，如果我們只用八大行星來解釋這些現象，事情就變得毫無意義。

• “遠方”（2018 VG18）軌道。由於觀測時間很短，“遠方”的遠日點尚未確定。這顆天體環繞軌道一週可能需要1000年之久

怪異的軌道特徵

他們在引言中提醒讀者，直到最近幾十年，我們才開始在太陽系外側發現各種小天體。“在過去的25年，我們在太陽系外側發現一系列小型多冰天體並描述它們的特徵。儘管大多數外側天體受到海王星和其它行星的影響，但也有一些例外。他們在論文中指出：“在這個群體中，最極端的成員擁有高橢圓軌道，週期達到數千年之久，同時存在大量怪異的軌道特徵。”它們的軌道面傾斜，偏心軌道對齊程度令人吃驚，近日點距離超出海王星的引力影響範圍。

通過觀測其它天體受到的引力影響，科學家發現了海王星

論文作者根據其它天體受到的引力影響來推斷第九行星的存在。在此之前，科學家就曾嘗試過這種方法。雖然成功發現了海王星，但在預測假想恆星“復仇者”的存在時，科學家遭遇失敗。

某些柯伊伯帶天體為何擁有如此遙遠的近日點？論文作者指出只有一顆非常遙遠且擁有足夠質量的行星才能解釋這種現象，即第九行星。論文中，他們用很大篇幅闡述如何通過觀測其它天體的運動發現海王星的存在，並與第九行星假說之間劃等號。此外，他們還回顧了其他天文學家此前提出的觀點，即太陽系潛伏著另一顆未被發現的行星，正是它的存在塑造了某些柯伊伯帶天體的軌道。

太陽系第九行星藝術概念圖，可能就潛伏在太陽系外側

10年內發現蹤跡？

隨著每一篇相關論文的發表和不斷髮現擁有怪異軌道特徵的遙遠柯伊伯帶天體，第九行星存在的證據越發充分。不過，直接觀測仍是“黃金標準”。迄今為止，第九行星仍在和我們玩捉摸藏，但這種狀況不會持續太久。在《第九行星假說》的結論部分，作者們表示：“第九行星的搜尋工作‘火力全開’，如果存在第九行星，我們有望在10年內發現它的蹤跡。”

除了存在第九行星，遙遠柯伊伯帶天體的詭異軌道可能還有另一種解釋。2019年1月發表的論文《海王星外天體的自引力盤》指出，多冰天體聚集在一起能夠導致這些遙遠天體的怪異軌道，無需存在第九行星。發現第九行星將是天文學家的一場重大勝利。隨著在柯伊伯帶發現新天體的速度不斷加快，性能更卓越的望遠鏡上線以及計算機和算法的不斷改進，任何行星——尤其是質量10倍於地球的行星——都將難以躲藏。

博科園-科學科普｜文: 埃文·高夫

轉自: 漫步宇宙/qqtaikong

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